胜利采油厂 山东东营 257000
摘要：在原油开采过程中，采油队产出的油水混合物进入联合站，进行油水分离，分离后的污水要投加一定浓度的反相破乳剂溶液混合后，进入污水沉降罐再进行混凝沉降分离—过滤，使污水水质达标后外输。在目前的运行模式下，随着油井采出液的不断减少，反相破乳剂投加量也随之减少，现场加药泵已无法进行调节限制破乳剂投加量，如需要更换新加药泵或改造加药泵，使成本大幅度提高。针对这一生产难题，我们在不更换、不改造加药设备的情况下，在反相破乳剂投加前，加入一定比例的清水进行混合，再将反相破乳剂混合液投加到处理污水中，既节省了设备更换或改造的成本支出，又保证了外输污水指标的完成。
关键词联合站 污水处理 反相破乳剂 混合液
前言
近年来，采油管理三区来液量维持在 2.7×104m3/d， 反相破乳剂投加量由去年的月均12t调整为日前的6.8t。由于投加量的调整，反相破乳剂的投加量由此前的11Kg/h下降为9Kg/h，已低于加药泵流量调节的下限值，造成药剂投加难以控制。为了解决这个问题，坨四站通过试验及设备调整，改变了反相破乳剂投加模式，取得了良好的效果。
一、反相破乳剂现状及分析
1.1药剂泵种类及分类
石油矿场处理的药剂投加采用柱塞式机泵，柱塞式机泵可分为柱塞泵和隔膜泵，具有可精确计量的特点，能够做到药剂的精确投加。
1.2药剂泵投加量调整原理
柱塞式机泵为往复泵，通过曲轴箱内的偏心轮将旋转动力转化为往复动力，进而带动连杆机构驱动柱塞或隔膜进行往复运动，达到将药剂加入工艺流程的目的。通过调节偏心轮的偏心位置，可以调整柱塞或隔膜的运动幅度，从而获得比较精准的药剂加入量。现场药剂泵采用柱塞泵（原理见图1）。
二、坨四污水站反相破乳剂投加现状
2.1坨四污水站工艺流程
坨四污水站前期采用“一级混凝沉降+气浮+过滤”的工艺流程，目前已调整为“二级重力沉降+过滤”的处理工艺，负责采油管理三区采出液的污水处理工作，目前处理水量约27000m3/d,处理后的污水输送至胜五注水站。污水站工艺流程（原理见图2）。
2.2坨四污水站药剂投加现状
2014年以来， 由于采油工艺中部分地层采用了注聚驱油的措施，采出液中逐渐出现聚合物，对污水的后期处理工作造成了较大影响。2016年起，通过反复试验，确定了在分离器出水管线加注反相破乳剂的工艺流程，经过几年的运行，反相破乳剂使用效果较好， 油站一级罐出水含油指标能够稳定100mg/l 左右，减轻了污水后端工艺的处理压力。
2017年，坨四污水站反相破乳剂投加量最高为每月18t，最低为8t，月平均12.29t。受药剂计划调整影响，目前坨四污水站反相破乳剂投加量维持在每月6.8t。破乳剂投加量统计表（见表1）
通过计算可知：
6800(Kg/月)÷30（d）÷24（h）=9(Kg/h)=9(L/h)
目前反相破乳剂的投加量为 9L/h， 远低于药剂泵的额定流量，虽然可以通过调节偏心轮位置改变柱塞运动幅度，但由于柱塞运动幅度过小，导致加药量无法精确调节的情况出现，影响了药剂的正常投加。隔膜计量泵铭牌标示（原理见图3）
三、反相破乳剂投加模式的调整
为了解决这个问题，决定从两个方面入手进行论证和解决：
在不改变药剂投加浓度的前提下，尝试对反相破乳剂进行稀释，通过稀释增加药液的投加总量，降低药剂泵投加量调节的困难。
3.1药剂稀释投加试验
按照稀释药剂进行投加的思路， 我们按2：1的比例向药剂中加入清水，这样在不改变总药剂投加量的基础上，增加了每天药液的投加总量，便于对药剂泵流量的调节。
3.1.1反相破乳剂未掺水投加试验及分析
2018年9月1日至9月15日进行了加水试验，并对9月份上半月的油站来水含油情况进行了统计。
从表3可以看出，自2018年9月1日至2018年9月15日期间，我站加药液量为220kg/d，油站来水含油平均为105mg/l。
3.1.2反相破乳剂掺水投加试验及分析
在2018年9月16日至2018年9月30日，我站将反相破乳剂与水按照2:1的比例进行混合投加，并对油站来水含油进行了跟踪，统计结果（见表4）。
从表4可以看出，自2018年9月16日至2018年9月30日，按照反相破乳剂与水2:1的比例掺水投加，加药液量为290kg/d，实际投加药量为220kg/d，油站来水含油平均为59mg/l。
3.1.3通过对比图可以看出：反相破乳剂掺水后来水含油比之前降低50%。（见图4）
因此证明反相破乳剂通过掺水稀释后，增加加注量，在分离器出水汇管内对于污水除油效果更好。
3.1.4反相破乳剂投加模式的原因分析
反相破乳剂的破乳机理：在水包油 （O/W） 型乳化液中，通过反相破乳剂的作用可以降低乳化液表面张力，进而使乳化液中的油脱离出来形成油滴在罐中上浮，达到去除水中含油的效果。
乳化液破乳的条件为三个，分别是药剂浓度、充分混合和足够的反应时间。在不改变投加浓度的前提下，向反相破乳中加入一定量的清水，当投加的药液进入系统中，药剂因稀释可以充分分散与污水结合，满足了充分混合的破乳条件，减小了纯药剂进入系统混合不充分的问题，使污水含油量降低。
3.2加装加药泵变频器
通过加装药剂泵变频器的方式，降低药剂泵的运转频率，进而降低药剂泵的冲程频次，达到精准调节药剂投加量的目的。
在前期实验的基础上，为了获得更加精确的药剂投加量，我们在反相破乳剂加药泵前端加装了变频器，通过调整变频器的频率，一方面可以降低机泵能耗，另一方面可以精确调节药剂投加量。药剂泵变频器(见图5)
四、存在的问题及改进方案
4.1加药罐产生的问题
4.1.1加药罐内产生未知絮状沉淀物
在按比例对反相破乳剂进行掺水实验过程中，发现在药剂罐底部产生不明絮状沉淀物，经过与东方化工厂协调试验，在实验条件下进行掺水不会产生沉淀。
经现场观察发现，加药罐罐壁因存储药剂会产生结垢现象，加药过程中这些物质会从罐壁脱落，产生沉淀物。药剂罐结垢图（见图6）。
4.1.2加药罐改进方案
1．定期清理加药罐罐壁，清除结垢
定期组织人力对加药罐罐壁的结垢进行清理，减小沉淀物的沉积。
2．更换大口径进口管线及过滤器
由于药剂泵进口管线为4”管径，罐内产生沉淀物时极易堵塞管线，建议将进口管线更换为1”管径，并更换相应的过滤器，减少沉淀物对管线的堵塞。过滤器示意图（见图7）
4.2反相破乳剂存在的问题
4.2.1反相破乳剂掺水后的防冻问题
由于按照 2：1 的比例在反相破乳剂中加入了清水，为了避免冬季因掺水导致的药剂冻结而影响药剂投加，我们对掺水后的药剂进行了取样，并在-10℃条件下进行了冷冻实验，实验结果表明，掺水后的药剂存在结冰现象。药剂结冰图（见图8）
4.2.2反相破乳剂防冻改进方案
1.冬季开启药剂罐搅拌系统
冬季当气温降至冰点以下时，通过开启药剂罐搅拌系统，使药剂处于流动状态，可以避免掺水药剂结冰。药剂搅拌泵示意图（见图9）
2.对药剂罐及进口管线进行保温
对药剂罐及药剂泵进口管线进行防冻保温，减少掺水药剂的结冰概率。
五、结论
坨四站通过论证试验，在不改变投加浓度比的前提下调整了反相破乳剂的投加模式，降低了因药剂量减少造成的投加量调节困难，取得了良好的使用效果，为今后类似情况的处理积累了经验。
论文作者:姚 婷,宋成琪,麻秀花
论文发表刊物:《工程管理前沿》2019年第14期
论文发表时间:2019/9/10
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